BỘ GIÁO DỤC
VÀ ĐÀO TẠO
VIỆN HÀN LÂM KHOA HỌC
VÀ CÔNG NGHỆ VIỆT NAM
HỌC VIỆN KHOA HỌC VÀ CÔNG NGHỆ
-----------------------------
Đào Thùy Dương
ĐÁNH GIÁ KHẢ NĂNG DIỆT TUYẾN TRÙNG
VÀ KÍCH THÍCH SINH TRƯỞNG ĐỐI VỚI CÂY CÀ PHÊ CỦA
CHỦNG VI KHUẨN NỘI SINH Bacillus megaterium
LUẬN VĂN THẠC SĨ CÔNG NGHỆ SINH HỌC
Hà Nội, 2020
BỘ GIÁO DỤC
VÀ ĐÀO TẠO
VIỆN HÀN LÂM KHOA HỌC
VÀ CÔNG NGHỆ VIỆT NAM
HỌC VIỆN KHOA HỌC VÀ CÔNG NGHỆ
-----------------------------
Đào Thùy Dương
ĐÁNH GIÁ KHẢ NĂNG DIỆT TUYẾN TRÙNG
VÀ KÍCH THÍCH SINH TRƯỞNG ĐỐI VỚI CÂY CÀ PHÊ CỦA
CHỦNG VI KHUẨN NỘI SINH Bacillus megaterium
Chuyên ngành: Sinh học thực nghiệm
Mã số:
8420114
LUẬN VĂN THẠC SĨ CÔNG NGHỆ SINH HỌC
NGƯỜI HƯỚNG DẪN KHOA HỌC
Người hướng dẫn: PGS.TS Chu Hoàng Hà
Hà Nội, 2020
i
Lời cam đoan
Tơi xin cam đoan tồn bộ kết quả trong khóa luận là do tơi trực tiếp thực hiện.
Các số liệu và kết quả là hoàn toàn trung thực và chưa từng được công bố trong bất
kỳ một công trình nghiên cứu nào.
.
Tác giả
Đào Thùy Dương
ii
Lời cảm ơn
Trong quá trình học tập, thực hiện đề tài luận văn tốt nghiệp, tôi đã
nhận được sự giúp đỡ tận tình của các đồn thể, cá nhân trong và ngồi
trường. Với lịng biết ơn sâu sắc, tơi xin gửi lời cảm ơn chân thành đến thầy
giáo PGS.TS. Chu Hoàng Hà cùng các cán bộ, nghiên cứu sinh của Phịng
Cơng nghệ tế bào thực vật thuộc Viện Cơng nghệ sinh học - Viện Hàn lâm
Khoa học và Công nghệ Việt Nam, đã hướng dẫn và tận tình giúp đỡ tơi trong
suốt q trình thực tập và hồn thành luận văn này.
Tôi xin gửi lời cảm ơn chân thành đến Ban lãnh đạo Học Viện Khoa
học và Công nghệ cùng với Ban lãnh đạo Viện Công nghệ sinh học - Viện
Hàn lâm Khoa học và Công nghệ Việt Nam đã tạo mọi điều kiện cho tôi được
học tập và nghiên cứu trong suốt thời gian thực hiện luận văn.
Tôi xin chân thành cảm ơn sự hỗ trợ về tài chính và điều kiện làm việc
trong khuôn khổ đề tài: “Nghiên cứu hồn thiện cơng nghệ sản xuất chế phẩm
vi sinh CAFE-HTD01 và HOTIEU-HTD03 và sử dụng tích hợp các chế phẩm
sinh, hóa học nhằm phát triển hiệu quả và bền vững cây cà phê và hồ tiêu ở
Tây Nguyên” mã số KHCN-TN/16-20, thuộc Chương trình Tây Nguyên 3 do
TS. Hà Việt Sơn làm Chủ nhiệm.
Cuối cùng, tôi xin bày tỏ lòng biết ơn sâu sắc đến những người thân
trong gia đình và những người bạn thân thiết đã ln bên cạnh, động viên và
khích lệ tơi trong suốt q trình học tập và nghiên cứu.
Tác giả
Đào Thùy Dương
iii
DANH MỤC CÁC TỪ VIẾT TẮT TRONG LUẬN VĂN
Chữ viết tắt/ký hiệu
Giải nghĩa đầy đủ
B. megaterium 18
Bacillus megaterium 18
CMC
Carboxymethyl Cellulose
IU
International Unit
ICO
International Coffee Organization
IAA
Indole-3-acetic acid
PTSH
Phòng trừ sinh học
Gr
Gram
OD
Optical Density (Mật độ quang học của dung dịch)
VSV
Vi sinh vật
VSVNS
Vi sinh vật nội sinh
VK
Vi khuẩn
M
Molar
DNSA
3,5-Dinitrosalicylic acid
-
Khơng có hiệu lực
+
Có hiệu lực
ĐC
Đối chứng
TN
Thí nghiệm
TN1
Thí nghiệm 1
TN2
Thí nghiệm 2
iv
DANH MỤC BẢNG
Trang
Bảng 1.1.
Thành phần các loài tuyến trùng ký sinh hại cà phê
Bảng 3.1.
Khả năng lên men sinh axit từ các nguồn cơ chất của
chủng vi khuẩn Bacillus megaterium 18 dựa trên kít
chuẩn API 50CHB
33
Bảng 3.2.
Khả năng sinh trưởng và sinh tổng hợp chitinase của
chủng Bacillus megaterium 18 theo thời gian
36
Bảng 3.3.
Ảnh hưởng của nhiệt độ đến khả năng sinh tổng hợp
enzym của chủng Bacillus megaterium 18
37
Bảng 3.4.
Ảnh hưởng của pH môi trường đến khả năng sinh trưởng
của chủng vi khuẩn
38
Bảng 3.5.
Ảnh hưởng của nồng độ NaCl đến khả năng sinh trưởng
của chủng vi khuẩn
39
Bảng 3.6.
Ảnh hưởng của nguồn carbon và nitơ đến khả năng sinh
chất kháng sinh của chủng Bacillus megaterium 18
39
Bảng 3.7.
Khả năng kháng tuyến trùng sau 24 giờ ni cấy trong
phịng thí nghiệm
41
Bảng 3.8.
Sinh trưởng của thuốc lá K326 sau lây nhiễm vi sinh vật
44
Bảng 3.9.
Ảnh hưởng của vi khuẩn B.megaterium đến chiều cao và
số cặp lá của cây cà phê 20 ngày tuổi sau lây nhiễm vi
khuẩn nội sinh
46
Bảng 3.10.
Ảnh hưởng của vi khuẩn B.megaterium đến chiều dài rễ
chính và số rễ nhánh của cây cà phê 20 ngày tuổi sau lây
nhiễm
48
Bảng 3.11.
Sinh trưởng của cây cà phê tại vườn ươm sau 3,6 và 9
tháng
49
Bảng 3.12.
Ảnh hưởng của vi khuẩn nội sinh tới khả năng sinh
trưởng và phát triển của cây cà phê
50
8
v
DANH MỤC HÌNH
Trang
Hình 1.1.
Tác dụng của vi khuẩn nội sinh thực vật và ứng dụng
13
Hình 2.1.
Đồ thị đường chuẩn glucoza theo Bernfeld
27
Hình 3.1.
Hình thái khuẩn lạc và tế bào các chủng Bacillus megaterium
18
32
Hình 3.2.
Vịng phân giải CMC của chủng vi khuẩn
34
Hình 3.3.
Khả năng làm lỗng gelatin của chủng Bacillus megaterium
18
35
Hình 3.4.
Ảnh thử nghiệm khả năng ức chế trứng nở sau 7 ngày của
chủng vi khuẩn nội sinh Bacillus megaterium 18 ở nồng độ
10%
42
Hình 3.5.
Ảnh thử nghiệm khả năng giết chết ấu trùng sau 7 ngày của
chủng vi khuẩn nội sinh Bacillus megaterium 18 ở nồng độ
10%
42
Hình 3.6.
Cây thuốc lá ở các cơng thức sau 15 ngày lây nhiễm
45
Hình 3.7
Cây thuốc lá ở các cơng thức sau 30 ngày lây nhiễm
45
Hình 3.8.
Cây cà phê ở công thức ĐC, TN1 và TN2 sau 28 ngày lây
nhiễm
47
Hình 3.8.
Cà phê tại vườn ươm sau 3 tháng, 6 tháng, 9 tháng
50
vi
MỤC LỤC
MỞ ĐẦU ....................................................................................................... 1
CHƯƠNG 1. TỔNG QUAN TÀI LIỆU ......................................................... 3
1.1. TỔNG QUAN VỀ CÂY CÀ PHÊ ........................................................... 3
1.1.1. Lịch sử phát triển của cây cà phê.........................................................................3
1.1.2. Đặc điểm thực vật học cây cà phê .......................................................................4
1.1.3. Một số bệnh thường gặp ở cây cà phê ................................................................5
1.2. TUYẾN TRÙNG THỰC VẬT VÀ TUYẾN TRÙNG HẠI CÂY CÀ PHÊ
....................................................................................................................... 7
1.2.1. Cấu tạo và phân loại tuyến trùng thực vật ..........................................................7
1.2.2. Thành phần các loài tuyến trùng gây hại cây cà phê .........................................8
1.2.3. Tình hình tuyến trùng hại cây cà phê ở Việt Nam .............................................9
1.3. TỔNG QUAN VỀ VI KHUẨN NỘI SINH THỰC VẬT ...................... 11
1.3.1. Vi khuẩn nội sinh thực vật .................................................................................11
1.3.1.1. Định nghĩa ........................................................................................................11
1.3.1.2. Nguồn gốc vi khuẩn nội sinh thực vật ...........................................................11
1.3.2. Vai trò của vi khuẩn nội sinh thực vật ..............................................................12
1.3.2. Một số ứng dụng của vi sinh vật trong phịng trừ tuyến trùng .......................14
1.4. TÌNH HÌNH NGHIÊN CỨU VI KHUẨN NỘI SINH CÂY CÀ PHÊ ...... 18
1.4.1. Tình hình nghiên cứu ngồi nước .....................................................................18
1.4.2. Tình hình nghiên cứu trong nước ......................................................................21
CHƯƠNG 2. NGUYÊN VẬT LIỆU, PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU...... 23
2.1. ĐỐI TƯỢNG NGHIÊN CỨU ............................................................... 23
2.2. THỜI GIAN, ĐỊA ĐIỂM NGHIÊN CỨU ............................................. 23
2.3. NỘI DUNG NGHIÊN CỨU .................................................................. 23
vii
2.4. THIẾT BỊ VÀ HĨA CHẤT................................................................... 24
2.4.1. Thiết bị chính.......................................................................................................24
2.4.2. Hóa chất chính.....................................................................................................24
2.4.3. Mơi trường ni cấy ...........................................................................................24
2.5. PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU .......................................................... 24
2.5.1. Phương pháp nghiên cứu vi sinh vật [53].........................................................24
2.5.1.1. Nghiên cứu đặc điểm hình thái, sinh lý sinh hóa của các chủng vi khuẩn.24
2.5.1.2. Phương pháp nghiên cứu các yếu tố ảnh hưởng đến sinh trưởng của vi
khuẩn [53] ......................................................................................................................26
2.5.1.3. Phương pháp xác định hoạt tính enzym ......................................................27
2.5.2. Đánh giá khả năng kích thích sinh trưởng đối với thực vật của chủng
Bacillus megaterium 18 ................................................................................................28
2.5.2.1. Đánh giá ảnh hưởng của chủng Bacillus megaterium 18 đến sinh trưởng
cây thuốc lá ....................................................................................................................28
2.5.2.2. Đánh giá ảnh hưởng của chủng vi sinh vật nội sinh Bacillus megaterium
18 đến sinh trưởng cây cà phê in vitro ở giai đoạn vườn ươm. ................................28
2.5.2.3. Đánh giá ảnh hưởng của chủng Bacillus megaterium 18 đến sinh
trưởng cây cà phê giai đoạn cây con và giai đoạn cây 1,5 tuổi...........................29
2.6. XỬ LÝ SỐ LIỆU................................................................................... 31
CHƯƠNG 3. KẾT QUẢ NGHIÊN CỨU VÀ THẢO LUẬN ....................... 32
3.1. ĐẶC ĐIỂM SINH HỌC CỦA VI KHUẨN NGHIÊN CỨU ................. 32
3.1.1. Đặc điểm hình thái khuẩn lạc và tế bào ............................................................32
3.1.2. Đặc điểm sinh lý, sinh hóa .................................................................................32
3.1.3. Khả năng phân giải cơ chất của chủng nghiên cứu .........................................34
3.1.4. Các yếu tố ảnh hưởng đến sinh trưởng và phát triển của chủng Bacillus
megaterium 18 ...............................................................................................................35
viii
3.1.4.1. Ảnh hưởng của thời gian đến sinh trưởng và sinh tổng hợp chitinase của
chủng vi khuẩn nghiên cứu ..........................................................................................35
3.1.4.2. Ảnh hưởng của nhiệt độ nuôi cấy đến khả năng sinh trưởng và sinh tổng
hợp chitinase của chủng vi khuẩn ................................................................................37
3.1.4.3. Ảnh hưởng của pH môi trường đến khả năng sinh trưởng và sinh tổng hợp
chitinase của chủng vi khuẩn........................................................................................38
3.1.4.4. Ảnh hưởng của nồng độ NaCl đến sinh trưởng của các chủng vi
khuẩn..............................................................................................................................39
3.2. THỬ NGHIỆM KHẢ NĂNG DIỆT TUYẾN TRÙNG CỦA CHỦNG
Bacillus megaterium 18 Ở QUI MƠ PHỊNG THÍ NGHIỆM ....................... 40
3.3. ĐÁNH GIÁ KHẢ NĂNG KÍCH THÍCH SINH TRƯỞNG ĐỐI VỚI CÂY
CÀ PHÊ CỦA CHỦNG VI KHUẨN NỘI SINH Bacillus megaterium 18 ..... 44
3.3.1. Kết quả thử nghiệm trên cây thuốc lá in vitro ..................................................44
3.3.2. Ảnh hưởng của vi khuẩn nội sinh B. megaterium 18 lên sinh trưởng của cây
cà phê ở giai đoạn vườn ươm .......................................................................................46
3.3.2.1. Ảnh hưởng của vi khuẩn nội sinh B. megaterium 18 đến sinh trưởng của
cây cà phê sau 1 tháng theo dõi ....................................................................................46
3.3.2.2. Ảnh hưởng của vi khuẩn nội sinh B. megaterium đến sinh trưởng của cây
cà phê sau 3,6,9 tháng theo dõi. ...................................................................................49
3.3.2.3. Ảnh hưởng của vi khuẩn nội sinh B. Megaterium 18 đến sinh trưởng của
cây cà phê 1,5 tuổi .........................................................................................................51
CHƯƠNG 4. KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ................................................. 53
4.1. KẾT LUẬN ........................................................................................... 53
4.2. KIẾN NGHỊ .......................................................................................... 53
TÀI LIỆU THAM KHẢO ............................................................................ 54
1
MỞ ĐẦU
Hiện nay, sự phát triển của ngành nông nghiệp đang đi vào mức độ
thâm canh, với việc sử dụng ngày càng nhiều phân hóa học, thuốc bảo vệ thực
vật hóa học, phá rừng canh tác cây cơng nghiệp chạy theo năng suất, sản
lượng…đã làm cho đất đai ngày càng thối hóa, dinh dưỡng bị mất cân đối,
mất cân bằng hệ sinh thái đất, hệ vi sinh vật trong đất bị phá hủy, tồn dư các
chất độc hại trong đất ngày càng cao, nguồn bệnh trong đất ngày càng tích
lũy….Ðể đối phó với vấn đề này, việc kiểm sốt sâu, bệnh hại bằng biện pháp
sinh học ngày càng được chú ý đến và đã có nhiều nghiên cứu được thực hiện
trong thời gian gần đây [1].
Cà phê là một trong những mặt hàng nơng sản chiến lược, đóng góp
hơn 3,5 tỷ USD cho ngân sách nhà nước [2]. Chủ trương của Nhà nước là
hình thành các vùng trồng cà phê lớn, sản xuất bền vững, đạt các tiêu chuẩn
của cà phê chứng chỉ quốc tế đáp ứng nhu cầu xuất khẩu và mang lại giá trị
lợi nhuận cao [3]. Tuy nhiên, sản xuất cà phê Việt Nam nói chung hiện đang
phải đối mặt với nhiều thách thức, trong đó có vấn đề lạm dụng phân bón hóa
học [4]. Điều này chẳng những làm gia tăng chi phí sản xuất mà còn đã và
đang làm giảm khả năng chống chịu của cây cà phê dẫn đến bùng nổ dịch
bệnh, ảnh hưởng không tốt đến chất lượng cà phê Việt Nam trên thị trường
thế giới và cũng là nguyên nhân có thể dẫn đến thối hóa đất canh tác, ơ
nhiễm nguồn nước và mơi trường sống. Ngồi ra, dư lượng hóa học còn làm
giảm chất lượng hạt cà phê nhân, làm sản phẩm khó có thể đi vào các thị
trường địi hỏi chất lượng cao. Do đó, việc nghiên cứu tìm ra các giải pháp
thay thế một phần phân bón và thuốc bảo vệ thực vật hóa học trong sản xuất
cà phê hiện đang là vấn đề quan tâm của nhiều nhà khoa học.
Một trong những bệnh điển hình của cây cà phê đang phải đối mặt đó là
bệnh sần rễ gây vàng lá rồi chết, bệnh chủ yếu do tuyến trùng gây sần rễ gây
ra. Tuyến trùng Meloidogyne incognita là một trong những tuyến trùng gây
sần rễ, là tác nhân chủ yếu gây hại cho cây trồng trong đó có cây cà phê.
Vi sinh vật nội sinh được xem là một trong những đối tượng quan
trọng, được phân lập và sàng lọc để làm chế phẩm sinh học dùng cho việc
2
phịng trừ các loại nấm bệnh. Lợi dụng đặc tính vi sinh vật sống nội sinh
trong tế bào mô thực vật đã rút ngắn được thời gian thích nghi của chế phẩm
sinh học. Vi sinh vật nội sinh có thể đối kháng với nấm bệnh, kích thích sự
sinh trưởng cho cây và đồng thời không ảnh hưởng đến môi trường, sức khỏe
cộng đồng [5]. Khảo sát về vi sinh vật nội sinh đã được nghiên cứu trong
nhiều loại cây trồng quan trọng như lúa mỳ, chuối, đậu nành và cà chua,
nhưng phần lớn vi sinh vật nội sinh trên cây cà phê vẫn còn chưa nhiều
nghiên cứu sâu [6].
Xuất phát từ những lý do trên, chúng tôi tiến hành đề tài: “Đánh giá khả
năng diệt tuyến trùng và kích thích sinh trưởng đối với cây cà phê của chủng
vi khuẩn nội sinh Bacillus megaterium”
Mục đích, yêu cầu:
- Mục đích: Đánh giá khả năng diệt tuyến trùng và kích thích sinh
trưởng đối với cây cà phê của chủng vi khuẩn nội sinh Bacillus megaterium.
- Yêu cầu: Sử dụng các phương pháp nghiên cứu vi sinh và hóa sinh để
thử nghiệm và đánh giá: khả năng diệt tuyến trùng, khả năng sinh tổng hợp
enzyme chitinase và cellulase cao, sinh tổng hợp hàm lượng IAA.
3
CHƯƠNG 1. TỔNG QUAN TÀI LIỆU
1.1. TỔNG QUAN VỀ CÂY CÀ PHÊ
1.1.1. Lịch sử phát triển của cây cà phê
Cà phê thuộc bộ Rubiales, họ Rubiacea, chi Coffea. Theo phân loại
thực vật học cà phê có khoảng 500 lồi với trên 6.000 loại. Tất cả các loại cà
phê đều có nguồn gốc từ Châu Phi, loại sống hoang dại đã nổi tiếng và lâu đời
nhất là cà phê chè (Coffea arabica). Cây cà phê chè mọc hoang dại được biết
đến đầu tiên ở vùng biên giới giáp cao nguyên Boma và Sudan. Năm 1889 đã
tìm thấy cà phê vối (Coffea canephora) mọc hoang dại ở vùng thuộc Công Gô
và mọc rải rác ở một số vùng khác thuộc Tây Phi gần xích đạo. Cây cà phê
được trồng trọt từ thế kỷ XIV tại vùng Arabica (Yêmen). Theo Vesling, quả
cà phê được đem từ Yêmen sang bán ở vùng Ai Cập duới dạng quả khô và coi
đây là thứ hàng rất xa xỉ. Vào thế kỷ XVII người ta đã lấy cà phê đã rang xay
trộn vào dầu mỡ được chứa trong các túi làm thực phẩm để vuợt sa mạc.
Hiện nay trên thế giới đang trồng các loài cà phê có giá trị kinh tế sau:
Cà phê chè (Coffea arabica Line): Ðược trồng có hệ thống đầu tiên vào
khoảng thế kỷ XV tại các khu vườn ở miền nam Yêmen. Từ giữa thế kỷ XVII
người Ả-rập mất vị trí độc tôn trong việc trồng cà phê và cà phê chè được lan
rộng khắp thế giới. Nguồn gốc từ Ethiopia đến Yêmen sang Yava (1960) đến
Amsterdam (Hà Lan) năm 1706, sang Trung Mỹ Năm 1724, đến Colombia
năm 1724, từ Yêmen sang Brazil năm 1715 và từ Yava sang Papua New
Guinea vào năm 1770. Hiện nay cà phê chè được trồng tập trung chủ yếu tại
Brazil, Colombia, Mêhicô và các nước Trung Phi. Cà phê chè bao gồm các
chủng phổ biến như: Coffea arabica L. var. Typica, Coffea arabica L. var.
Bourbon, Coffea arabica L. var. Amarello chev, Coffea arabica L. var.
Caturra, Coffea arabica L. var. Mokka, Coffea arabica L. var. Mundonovo,
Coffea arabica L. var. Catuai, Coffea arabica L. var. Catimor [7].
Cà phê vối (Coffea canephora Piere): Cà phê vối từ Tây Phi và
Madagascar đưa sang Nam Mỹ và Amsterdam, Hà Lan vào năm 1899. Cà phê
vối không chịu được lạnh như cà phê chè vì vậy việc gieo trồng chỉ hạn chế
tại một số vùng có điều kiện sinh thái đặc trưng, đồn điền cà phê vối đầu tiên
4
xuất hiện tại Java năm 1900. Cà phê vối chủ yếu được trồng nhiều ở một số
nước là Indonesia, Bờ Biển Nga, Uganda, Việt Nam. Cây cà phê vối chịu
được nhiệt độ nóng ẩm, năng suất cao nhưng hương vị nước uống kém hơn cà
phê chè. Khác với cây cà phê chè, cà phê vối là cây thụ phấn chéo và chỉ ra
hoa một lần trên nách của cành ngang.
Cà phê mít (Coffea excelsa Chev): Cà phê mít dâu da (Coffea liberica
Bull in Hiern). Hai loại cà phê này chỉ được trồng tại các nước Châu Phi như
Liberia, Sierra Leon, Cộng Hòa Trung Phi, Benin và các nước Châu Á như
Philipin, Indonesia, Việt Nam. Hai loại cà phê này sinh trưởng khỏe, khả năng
thích ứng rộng, ít sâu bệnh, nhưng chất lượng nước uống kém, hàm lượng
caffein thấp. So với cà phê chè và cà phê vối thì sản lượng của hai loại cà phê
này không đáng kể [8].
1.1.2. Đặc điểm thực vật học cây cà phê
Thân: Cây cà phê chè có thể cao tới 6 m, cà phê vối tới 10 m. Tuy
nhiên ở các trang trại cà phê người ta thường phải cắt tỉa để giữ được độ cao
từ 2-4 m, thuận lợi cho việc thu hoạch. Cây cà phê có cành thon dài, lá cuống
ngắn, xanh đậm, hình ovan. Mặt trên lá có màu xanh thẫm, mặt dưới xanh
nhạt hơn. Chiều dài của lá khoảng 8-15 cm, rộng 4-6 cm. Rễ cây cà phê là
loại rễ cọc, cắm sâu vào lòng đất từ 1 - 2,5 m với rất nhiều rễ phụ tỏa ra xung
quanh làm nhiệm vụ hút chất dinh dưỡng nuôi cây [6].
Hoa: Hoa cà phê màu trắng, có năm cánh, thường nở thành chùm đôi
hoặc chùm ba. Màu hoa và hương hoa dễ làm ta liên tưởng tới hoa nhài. Hoa
chỉ nở trong vòng 3 đến 4 ngày và thời gian thụ phấn chỉ vài ba tiếng. Một
cây cà phê trưởng thành có từ 30.000 đến 40.000 bông hoa. Ngay từ khi cây
cà phê ra hoa kết quả người ta đã có những đánh giá đầu tiên về vụ mùa cà
phê. Ở các nước sản xuất cà phê lớn điều này đặc biệt quan trọng trong việc
đưa ra những nhận định về giá cả và thị trường. Tuy vậy những đợt rét đậm
hoặc hạn hán có thể làm đảo lộn mọi sự tính tốn và đẩy thị trường vào tình
thế hồn tồn khác [6].
Quả: Cà phê là lồi cây tự thụ phấn, do đó gió và cơn trùng có ảnh
hưởng lớn tới q trình sinh sản của cây. Sau khi thụ phấn quả sẽ phát triển
5
trong 7 đến 9 tháng và có hình bầu dục, bề ngồi giống như quả anh đào.
Trong thời gian chín, màu sắc của quả thay đổi từ xanh sang vàng rồi cuối
cùng là đỏ. Quả có màu đen khi đã chín nẫu. Do thời gian đâm hoa kết trái lâu
như vậy mà một vụ cà phê kéo dài gần một năm trời và có thể xảy ra trường
hợp trên một cây vừa có hoa, vừa có quả. Thơng thường một quả cà phê chứa
hai hạt. Chúng được bao bọc bởi lớp thịt quả bên ngoài [6].
1.1.3. Một số bệnh thường gặp ở cây cà phê
Một vấn đề đáng quan tâm trong những năm qua là tình hình phát sinh
sâu bệnh trên cây cà phê đang diễn biến hết sức phức tạp, việc áp dụng các
biện pháp phòng trừ sâu bệnh vẫn cịn nhiều hạn chế, nhiều loại bệnh chưa có
thuốc đặc trị, việc sử dụng thuốc bảo vệ thực vật trên cây cà phê cũng có
nhiều vấn đề đáng bàn…
Một ví dụ cụ thể như sự xuất hiện của loại ve sầu gây hại cà phê mới đây
đã huỷ diệt trên diện rộng đến hàng chục ngàn ha cà phê tại nhiều tỉnh thành trên
cả nước, trong đó đặc biệt là ở các vùng chuyên canh cây cà phê như Đắk Lắk,
Lâm Đồng, Gia Lai, Đắk Nông… gây thiệt hại lớn cho người dân và làm cho sự
phát triển của cây cà phê trong thời gian tới chưa được bền vững. Cho nên, để
cho cây cà phê phát triển ổn định và bền vững thì vấn đề bảo vệ thực vật cho cây
cà phê là hết sức cần thiết và đáng quan tâm nhất hiện nay [9].
Theo kinh nghiệm thực tế thì sâu bệnh thường sẽ xuất hiện sau khi thu
hoạch xong cà phê cho đến cuối mùa nắng, đầu mùa mưa. Đây là giai đoạn
phát triển khá nhanh và khá nhiều loại sâu bệnh trên cây cà phê.
Theo Cục Bảo vệ thực vật cho biết, tập đoàn sâu bệnh hại trên cây cà
phê rất phong phú và đa dạng gồm 18 loại sâu bệnh chính. Các lồi sâu hại
quan trọng thuộc 6 họ của 3 bộ gồm: bộ cánh cứng, bộ cánh đều, bộ cánh vảy.
Trong đó xuất hiện phổ biến nhất là các loại bệnh sau: rệp sáp, ve sầu hại rễ,
sâu đục thân, đục cành, đục quả; bệnh gỉ sắt và các loại bệnh nấm…[10]. Một
trong số những bệnh gây hậu quả nghiêm trọng trên cây cà phê đó là 2 loại
bệnh sau:
a, Bệnh rễ do tuyến trùng (Nematodes)
Một số loại tuyến trùng gây hại đối với cà phê ở Việt Nam là:
6
- Tuyến trùng gây vết thương: Pratylenchus coffea.
- Tuyến trùng gây nốt sần: Meloidogyne spp.
- Tuyến trùng nội sinh và nửa nội sinh là: Tylenchus và Pratylenchus,…
Tuyến trùng có thể gây tác hại trong thời kỳ vườn ươm nhưng chủ yếu
là ở trên vườn trồng. Cây cà phê bị tuyến trùng thường sinh trưởng kém, mùa
khô thường bị vàng héo, cây bị nặng có thể chết khơ ngay ở trên lô trồng.
Triệu chứng của tuyến trùng gây vết thương là làm cho rễ bị sưng u, có những
đường nứt nẻ. Còn tuyến trùng gây nốt sần chỉ ở trên các rễ phụ có những u
dạng nốt sần.
Biện pháp phịng trừ:
Những cây bị bệnh nặng nhổ đem đi đốt. Những vùng đã bị bệnh nặng
cần luân canh với cây trồng khác, hoặc cải tạo đất bằng cây phân xanh ít nhất từ
2 - 3 năm sau mới trồng lại cà phê. Con đường chọn lọc giống chống bệnh dùng
gốc ghép chống bệnh cũng thường được chú ý để phòng chống bệnh này. Những
cây bị bệnh nhẹ tăng cường bón phân hữu cơ, có thể dùng một số loại thuốc sau
đây để bơm vào đất xử lý: Nemaphos, Teracur, Nemagon, Methylbromid. Cây
cúc vạn thọ cũng là cây có khả năng diệt tuyến trùng. Trồng cây này trong vùng
cây bị bệnh hoặc xung quanh gốc cây cà phê để chúng tiết ra các chất diệt tuyến
trùng trong đất hoặc ở vùng xung quanh bộ rễ của nó. Có th ể đem băm thân và
rễ cây cúc vạn thọ sau đem vùi vào gốc cà phê.
b, Bệnh thối rễ
Một số loại nấm ở trong đất thuộc chi Rhizoctonia, Fusarium... tấn
công gây tác hại vào bộ rễ của cây cà phê. Triệu chứng: Trên các rễ ngang,
chóp rễ, phần rễ đi chuột xuất hiện những vết thối mềm có màu thâm đen.
Cây bị bệnh sinh trưởng cằn cỗi, lá vàng, héo, cây bị nặng sẽ bị chết [19].
Biện pháp phòng trừ: Chú ý tới biện pháp thâm canh, tăng cường bón
phân hữu cơ, cải thiện đặc điểm lý và hóa tính của đất đặc biệt là giảm độ
chua của đất. Hiện nay chưa có những loại thuốc hóa học để phịng trừ bệnh
thối rễ có hiệu quả [11].
7
1.2. TUYẾN TRÙNG THỰC VẬT VÀ TUYẾN TRÙNG HẠI CÂY CÀ PHÊ
1.2.1. Cấu tạo và phân loại tuyến trùng thực vật
Tuyến trùng thực vật là nhóm động vật khơng xương sống có đặc điểm
sinh thái thích nghi với đời sống ký sinh ở thực vật. Nhóm tuyến trùng này có
một số đặc trưng quan trọng so với nhóm ký sinh ở động vật và các nhóm
sinh thái khác, như có kích thước hiển vi, phần miệng có cấu tạo kim hút
chuyển hóa để châm chích mơ thực vật và hút chất dinh dưỡng, kích thước
của trứng lớn hơn kích thước của cơ thể, đời sống của chúng có quan hệ bắt
buộc và trực tiếp với thực vật đang phát triển. Trong đó, cấu tạo kim hút
chuyển hóa là khác biệt quan trọng nhất. Về mặt phân loại học, tuyến trùng ký
sinh thực vật gồm 4 nhóm liên quan đến 4 bộ tuyến trùng là: Bộ Tylenchida
(chỉ trừ một số loài tuyến trùng họ Tylenchidae); Bộ Aphelenchida; Các loài
tuyến trùng họ Longidoridae của bộ Dorylaimida; Các loài tuyến trùng họ
Trichodoridae thuộc bộ Triplonchida. Trong các nhóm ký sinh trên thì nhóm
lồi thuộc bộ Tylenchida là nhóm tuyến trùng ký sinh đơng đảo nhất và có
tầm quan trọng nhất đối với sản xuất nông nghiệp.
Tuyến trùng thực vật sống và ký sinh ở tất cả các phần của thực vật
đang phát triển, hoa, lá, hạt, thân và rễ, trong đó rễ là nơi gặp nhiều nhóm
tuyến trùng ký sinh nhất. Tuyến trùng ký sinh thực vật có những tập quán
dinh dưỡng rất khác nhau, một số lồi dinh dưỡng trên những mơ ngoài của
thực vật, một số khác thâm nhập vào các mơ sâu hơn, và một số khác có thể
làm cho cây chủ tạo ra những nguồn dinh dưỡng đặc biệt tại nơi chúng ký
sinh. Tác hại do tuyến trùng gây ra đối với thực vật thường là tương đối nhẹ,
tuy nhiên khi mật độ lớn chúng có thể gây hại nghiêm trọng, thậm chí chúng
có thể gây chết thực vật. Ngồi ra, một vài tuyến trùng có thể làm giảm khả
năng của thực vật trong việc kháng lại sự xâm nhập của các tác nhân vi sinh
vật gây bệnh khác và làm cho tác hại của chúng đối với thực vật càng trầm
trọng thêm. Một số tuyến trùng ký sinh chuyển hóa có khả năng lan truyền
virus gây bệnh cho thực vật. Tuyến trùng ký sinh có thể làm giảm 12,5% sản
lượng cây trồng và thiệt hại do tuyến trùng ký sinh đối với cây trồng nơng
nghiệp ước tính hàng trăm tỷ đô la Mỹ mỗi năm.
8
Về hình thức ký sinh trên thực vật, tuyến trùng có thể phân thành 3
nhóm ký sinh như sau:
- Ngoại ký sinh: tuyến trùng không xâm nhập vào bên trong mơ thực
vật mà bám bên ngồi bề mặt của rễ, dinh dưỡng của tuyến trùng bằng việc sử
dụng kim chích châm chích và hút chất dinh dưỡng trong tế bào thực vật.
- Bán nội ký sinh: chỉ phần đầu của tuyến trùng xâm nhập vào trong rễ,
còn phần sau cơ thể tuyến trùng vẫn ở ngoài đất.
- Nội ký sinh: toàn bộ tuyến trùng xâm nhập vào bên trong rễ. Nhóm
này được chia thành 2 nhóm nhỏ:
+ Nội ký sinh di chuyển: tuyến trùng vẫn giữ khả năng di chuyển trong
mô thực vật và chúng chuyển động từ mô này đến mô khác để hút dinh dưỡng.
+ Nội ký sinh cố định: sau khi xâm nhập vào rễ, tuyến trùng dinh
dưỡng tại một nơi cố định tạo nên các tế bào dinh dưỡng, chúng mất khả năng
di chuyển và trở nên phình to ra (béo phì).
1.2.2. Thành phần các lồi tuyến trùng gây hại cây cà phê
Theo White T., thì thành phần tuyến trùng kí sinh hại cà phê gồm các loài
như sau:
Bảng 1.1. Thành phần các loài tuyến trùng ký sinh hại cà phê [12].
Lồi
Nội kí sinh
(endoparasit)
Bán ký sinh
(semi
–
ectoparasit) và
ngoại
sinh
(ectoparasit)
Cà phê chè
(Coffea arabica Line)
∗Meloidogyne sp. ,
M.africana,
M. exigua,
M. coffeicola,
M. decalineata,
M. megadora.
∗Pratylenchus sp., P. coffea.
∗ Radopholus similis
∗ Rotylenchulus reniformis
∗Ditylenchus procerus.
∗ Helicotylenchus erythrinea.
∗ Paratylenchus besoekianus,
Paratylenchus acrophallus.
∗ Trichodorus christiae,
T. monchystera .
∗
Xiphinema
mericantum,
X.brevicola,
X.insigne,
X.radicicola
Cà phê vối
(Coffea canephora Line)
∗Meloidogyne sp.,
M. megadora.
∗Pratylenchus sp.,
P. brachyurus,
P. coffea.
∗Radopholus similis
* Ditylenchus procerus.
∗Helicotylenchus erythrinea.
9
1.2.3. Tình hình tuyến trùng hại cây cà phê ở Việt Nam
Việc đẩy mạnh tái canh, thay thế vườn cây già cỗi đang đứng trước
khơng ít trở ngại cho ngành cà phê Việt Nam do chi phí trong q trình tái
canh cao, tỷ lệ sâu bệnh nhiều, đặc biệt nghiêm trọng là bệnh tuyến trùng hại
rễ - một trong những khó khăn chính ảnh hưởng nghiêm trọng đến sản xuất cà
phê trên thế giới. Các nhóm tuyến trùng phổ biến nhất và gây hại nhiều nhất
trên cà phê là Meloidogyne và Pratylenchus. Tại Việt Nam các loài tuyến
trùng Pratylenchus coffea, Meloidogyne spp. và Radopholus arabocoffea
được biết đến là tác nhân chính gây hại cho 24%, 9% and 12% các mẫu rễ cà
phê được phân tích. Tại Việt Nam vào những năm 1970, tuyến trùng
Pratylenchus coffeae đã làm suy yếu và chết hàng loạt các vườn cà phê chè tại
Phủ Quỳ - Nghệ An. Đến năm 1994, hiện tượng vàng lá do các bệnh hại rễ
xuất hiện phổ biến tại một số tỉnh trồng cà phê của tỉnh Đăk Lăk và sau đó là
các vùng trồng khác của Tây Nguyên, gây hại hàng trăm ha cà phê tại Đăk
Lăk. Năm 1997, ở Đăk Lăk có trên 3.000 ha cà phê bị vàng lá, trong đó có
gần 50% diện tích vàng lá do các bệnh hại rễ. Gần đây nhất, trong năm 2008
tại vùng Phủ Quỳ - Nghệ An đã có gần 100ha cà phê chè Catimor được trồng
lại trên đất cà phê được thanh lý cũng đã bị tuyến trùng gây hại và chết hàng
loạt. Tuyến trùng có thể gây tác hại trong thời kỳ vườn ươm nhưng chủ yếu là
ở trên đồng ruộng. Cây cà phê bị tuyến trùng thường sinh trưởng kém, mùa
khô thường bị vàng héo, cây bị nặng có thể chết khơ ngay ở trên lơ trồng.
Triệu chứng của tuyến trùng gây vết thương là làm cho rễ bị sưng u, có những
đường nứt nẻ. Cịn tuyến trùng gây nốt sần chỉ ở trên các rễ phụ có những u
dạng nốt sần [13].
Việc phịng trừ nhóm tuyến trùng gây hại rất khó khăn ngay cả khi sử
dụng các biện pháp hóa học, sinh học. Ngồi ra các biện pháp canh tác để hạn
chế nhóm tuyến trùng được sử dụng như việc để đất hoang hóa một thời gian
dài trước khi canh tác mới hay luân canh đều không mang lại hiệu quả cao do
ảnh hưởng trực tiếp đến thu nhập kinh tế của người trồng cà phê. Đây là vấn
đề nan giải đòi hỏi các biện pháp giải quyết triệt để nhằm đảm bảo sự phát
triển ổn định và bền vững của ngành cà phê Việt Nam [14].
10
Các nghiên cứu gần đây cho thấy chất đất và hệ vi sinh vật tồn tại trong
đất là một trong những nguyên nhân cơ bản tác động đến sự phân bố của
tuyến trùng. Số lượng và thành phần của tuyến trùng khác nhau trong các mẫu
đất có đặc điểm khác nhau P. Q. Trinh và đồng sự [15] đã xác định rằng tuyến
trùng thuộc nhóm Meloidogyne spp. được tìm thấy nhiều trong đất sét, trong
khi nhóm tuyến trùng R. Arabocoffeae tập trung chủ yếu trong đất cát và đất
mùn và Pratylenchus spp. tồn tại với số lượng lớn trong đất cát. Nhóm tác giả
này cũng chỉ ra rằng trong điều kiện nhà kính vi khuẩn Pasteuria penetrans
có khả năng hạn chế đáng kể số lượng tuyến trùng trong đất trồng cà phê.
Theo thống kê của Viện Khoa học kỹ thuật nơng- lâm nghiệp Tây
Ngun hiện có khoảng 30% diện tích trồng cà phê đang già cỗi cần phải tái
canh, tập trung chủ yếu tại Đắk Lắk và Lâm Đồng. Đắk Lắk hiện có trên
185.000 ha cà phê, sản lượng hàng năm đạt 380.000 tấn cà phê nhân. Tuy
nhiên, 51% diện tích cà phê ở tỉnh này có độ tuổi trên 15 năm, nên trong 5-10
năm nữa, cây sẽ bị “lão hóa”, hết chu kỳ kinh doanh cho hiệu quả, phải cưa
đốn, phục hồi, hoặc tái canh. Diện tích cà phê già cỗi cần phải trồng thay thế
và chuyển đổi trong 5 - 10 năm tới nếu không sẽ ảnh hưởng trực tiếp tới năng
suất và chất lượng của cà phê Việt Nam.
Thực tế đã được chứng minh trong thực tiễn sản xuất cà phê ở Đắk
Lắk: Một số diện tích cà phê đã già cỗi hoặc bị sâu bệnh hại đã hủy đi để
trồng lại. Các diện tích này do không được luân canh với những cây trồng
khác mà sau khi nhổ cây cày bừa làm đất lại đem trồng mới cà phê ngay. Hậu
quả là các diện tích này khi bước sang năm thứ 2 thì đã có một số cây vàng
héo rồi chết, sang năm thứ 3 tỷ lệ cây chết tăng lên và cuối cùng phải hủy cả
vườn cây. Một số vườn cây chỉ hủy bỏ một vài cây xấu, bị sâu bệnh đem
trồng cây con cà phê ngay nhưng sau từ 2 đến 3 năm những cây trồng lại này
cũng già cỗi, vàng héo rồi chết.
Các kết quả nghiên cứu trong và ngoài nước cho thấy nhiều loại sinh
vật gây hại cho cà phê như tuyến trùng, nấm, rệp sáp, mối…Ngoài ra chế độ
dinh dưỡng và chế độ canh tác cũng ảnh hưởng đến cây cà phê. Để có thể tái
canh bền vững phải phịng trừ được các yếu tố này. Theo Nguyễn Văn Tuất
và cộng sự [16], khi nghiên cứu nguyên nhân gây vàng lá, chết cây ở nhóm cà
11
phê tái canh ở Tây Nguyên đã xác định được tuyến trùng và nấm là nguyên
nhân chủ yếu gây ra bệnh vàng lá, thối rễ ở cây cà phê [16]. Trong đó hai lồi
tuyến trùng gây bệnh Paratylenchus cofeae và Meloidogyne sp. là nguyên
nhân đầu tiên xâm nhiễm, sau đó nấm Fusarium oxysporum và Rhizoctonia
solani xâm nhập làm bệnh trầm trọng thêm [17].
1.3. TỔNG QUAN VỀ VI KHUẨN NỘI SINH THỰC VẬT
1.3.1. Vi khuẩn nội sinh thực vật
1.3.1.1. Định nghĩa
Vi khuẩn nội sinh thực vật ("Endophytic bacteria") hiểu theo nghĩa đen
là vi khuẩn cư trú bên trong cây ("endon" = bên trong; "phyton" = cây). Kể từ
khi phát hiện ra các vi sinh vật nội sinh ở Đức vào năm 1904, các nhà nghiên
cứu đã định nghĩa vi sinh vật nội sinh theo nhiều cách khác nhau, thường là
tuỳ thuộc phương pháp vi sinh vật nội sinh được phân lập và đánh giá.
Hallmann et al. (1997) [18] mô tả vi khuẩn nội sinh là những sinh vật có thể
phân lập được từ các bộ phận đã khử trùng bề mặt của cây hoặc được chiết
xuất từ các nội mô thực vật và không gây thiệt hại cho cây chủ.
Kado (1992) [19] định nghĩa vi khuẩn nội sinh là những "vi khuẩn cư
trú trong mô thực vật sống mà không làm tổn hại đáng kể hoặc đạt được lợi
ích khác ngồi việc đảm bảo cư trú". Định nghĩa này được xem là q hạn
chế, vì nó loại trừ khả năng các vi khuẩn nội sinh có thể hình thành các mối
quan hệ cộng sinh với kí chủ.
Bacon và White (2000) [20] đã đưa ra một định nghĩa về vi khuẩn nội
sinh thực vật toàn diện hơn và được chấp nhận rộng rãi như sau: "Vi khuẩn
nội sinh thực vật là những vi khuẩn xâm chiếm các mô sống và cư trú ở bên
trong thực vật mà không gây ra bất kỳ tác động tiêu cực tức thời rõ ràng nào".
Khái niệm này sẽ loại trừ các vi khuẩn gây bệnh cho thực vật.
1.3.1.2. Nguồn gốc vi khuẩn nội sinh thực vật
Vi khuẩn nội sinh thực vật hiện diện phổ biến trong hầu hết tất cả các
loài thực vật, chúng sống tiềm ẩn hoặc tích cực xâm chiếm nội mơ thực vật
một cách cục bộ hoặc hệ thống (Hallmann et al., 1997) [18]. Vi khuẩn nội
12
sinh bắt nguồn từ các cộng đồng vi khuẩn biểu sinh vùng rễ và lá, cũng như từ
hạt hoặc các vật liệu nhân giống vơ tính. Nhiều nghiên cứu cho rằng vùng rễ
là nguồn vi khuẩn nội sinh chính, từ đó chúng xâm chiếm vào bên trong mơ tế
bào thực vật (Verma et al., 2001 [21], Bressan và Borges, 2004 [22]). Vì vậy,
vi khuẩn nội sinh thường được phát hiện ở rễ với mật độ cao ngay từ những
giai đoạn đầu của sự phát triển (McInroy và Kloepper, 1995) [23].
Rễ được xem là vị trí ưa thích nhất, từ đó vi khuẩn xâm nhập vào bên
trong cơ thể thực vật. Vi khuẩn nội sinh xâm chiếm tế bào nội mô từ các vị trí
như bề mặt rễ, lơng hút, chóp rễ và điểm phát sinh rễ bên (Verma et al., 2001)
[21]. Ngồi ra, vi khuẩn cũng có thể xâm nhập vào cây thơng qua các khe hở
tự nhiên như: khí khổng, thủy khổng (hydathode) và các lỗ xốp nhỏ trên mơ
thực vật. Hơn nữa, chúng có thể di chuyển một cách hệ thống bên trong cây,
do đó, về mặt lý thuyết có thể dẫn đến tình trạng cân bằng mật độ vi khuẩn
bên trong cây. Sự thật là vi khuẩn nội sinh thường 7 tập trung với mật độ thấp
ở các bộ phận khí sinh có thể là một chỉ thị cho biết điều kiện môi trường ở
các mô này ít thích hợp hơn cho sự phát triển của vi khuẩn nội sinh do sự biến
động trong ngày lớn về nhiệt độ, hàm lượng nước, dinh dưỡng và tia UV.
Ngược lại, hệ thống rễ dường như tạo ra một môi trường sống ổn định hơn
nơi mà nhiệt độ và hàm lượng nước ổn định cho vi khuẩn cư trú (McInroy và
Kloepper, 1995) [23].
Sau khi xâm nhập được vào bên trong cây chủ, vi khuẩn nội sinh sẽ cư
trú ở các ổ nội sinh (endophytic niche). Các ổ nội sinh sẽ bảo vệ vi khuẩn nội
sinh khỏi các tác động xấu từ môi trường, đồng thời giúp chúng xâm chiếm và
thiết lập bên trong tế bào, mô thực vật. Những vi khuẩn nội sinh thường xâm
chiếm khoảng gian bào và được phân lập từ tất cả các bộ phận của cây như rễ,
thân, lá, quả và kể cả hạt (Oliveira et al., 2013) [24].
1.3.2. Vai trò của vi khuẩn nội sinh thực vật
Vai trò của vi khuẩn nội sinh thực vật đã được ghi nhận trong nhiều
nghiên cứu của các tác giả trong và ngoài nước. Tác dụng và ứng dụng của vi
khuẩn nội sinh thực vật được trình bày tóm tắt trong hình 1.1.
13
Hình 1.1. Tác dụng của vi khuẩn nội sinh thực vật và ứng dụng
(Ryan et al., 2008) [25]
Cơ chế của những tác động có lợi của vi khuẩn nội sinh đối với cây chủ
tương tự như của các vi khuẩn vùng rễ có khả năng thúc đẩy sinh trưởng thực
vật (Compant et al., 2010) [26]. Điều này là do hầu hết các vi khuẩn nội sinh
được phân lập từ nội mơ các lồi thực vật khỏe mạnh và có thể được xem như
nội sinh khơng bắt buộc và có khả năng sống bên ngồi mơ thực vật như
những vi khuẩn vùng rễ (Di Fiori và Del Gallo, 1995, dẫn theo Lodewyckx et
al., 2002 [27]). Ngoài ra, nhiều chủng vi khuẩn nội sinh cây ngô ngọt và cây
bông vải được ghi nhận là những chủng vi khuẩn vùng rễ phổ biến (McInroy
và Kloepper, 1994) [23]. Vi khuẩn nội sinh thực vật thúc đẩy sinh trưởng của
cây chủ một cách trực tiếp thơng qua tăng cường tổng hợp kích thích tố sinh
trưởng thực vật auxin (IAA), tăng hàm lượng các chất khoáng, giúp cố định
đạm sinh học, phân giải lân khó tan, (Jasim et al., 2013 [28], Nguyễn Thị
Huỳnh Như và cs., 2013 [29], Milca et al., 2014 [30]) hoặc gián tiếp thông qua
tăng Nuôi cấy Công nghiệp & y học Tăng trưởng & năng suất Bảo vệ cây trồng
Kiểm sốt ơ nhiễm & phân hủy sinh học Sản xuất chất kháng bệnh
Pseudomonas sp. Serratia sp. Clavibacter sp. Bacillus sp. Kích thích sinh
14
trưởng cây trồng Hòa tan & hấp thu dinh dưỡng Pseudomonas sp. Enterobacter
sp. Staphylococcus sp. Azotobacter sp. Azopirillum sp. Phenols Chlorophenols
MTBE TCE 2,4 D TNT BTEX Cupriavidus sp. Burkholderia sp.
Herbaspirillum sp. Pseudomonas sp. Kháng sinh, kháng virus, hợp chất miễn
dịch & chống ung thư, thuốc trừ sâu sinh học Serratia sp. Phomopsis sp.
Pseudomonas sp. VSV hữu ích 15 khả năng đối kháng với các tác nhân gây
bệnh, giảm sự thay đổi của thời tiết gây tổn hại cho cây (Ryan et al., 2008)
[25]. Ngồi ra, chúng cịn có thể giúp loại bỏ các chất gây ơ nhiễm
(Rosenblueth và Martínez-Romero, 2006 [31], Ryan et al., 2008 [25]. Trong
một số trường hợp chúng có thể đẩy mạnh tốc độ nẩy mầm của hạt, thúc đẩy
sự hình thành cây con trong điều kiện bất lợi (Chanway, 1997) [32]. Ngoài ra,
vi khuẩn nội sinh cịn có thể ngăn chặn mầm bệnh phát triển bằng cách tổng
hợp các chất nội sinh trung gian, qua đó tiếp tục tổng hợp các chất chuyển hóa
và các hợp chất hữu cơ mới. Vi khuẩn nội sinh cũng có thể có một số tác dụng
có lợi khác như sản sinh siderophore, giúp phần nào thoả mãn nhu cầu về sắt
của cây chủ, giúp cây phòng chống lây nhiễm các mầm bệnh (Murugappan et
al., 2013) [33]. Như vậy, có thể thấy rằng tiềm năng ứng dụng của vi khuẩn
nội sinh trong sản xuất nông nghệp bền vững là rất lớn.
Đã có nhiều nghiên cứu về vi khuẩn nội sinh trong các lồi cây ở Việt
Nam như hịa tan lân khó tan cho cây trồng hấp thụ tốt chất dinh dưỡng,
Nguyễn Thị Thu Hà đã phân lập được vi khuẩn nội sinh trong một số loại cỏ
chăn nuôi [34], phân lập tuyển chọn chủng Bacillus cho sản xuất phân bón vi
sinh vật chức năng [35]; Lương Thị Hồng Hiệp và Cao Ngọc Điệp đã phân
lập được vi khuẩn nội sinh trong cúc xuyến chi (Wedelia Trilobata (L.)
Hitche) bằng kỹ thuật PCR [36]; Văn Thị Phương Như và cộng sư đã phân lập
vi khuẩn nội sinh trong cây lúa trồng trên đất của tỉnh Phú Yên [37]; Cao
Ngọc Điệp và cộng sự đã phân lập và đặc tính của vi khuẩn nội sinh trong cây
Khóm trồng trên đất phèn huyện Bến Lức, tỉnh Long An và huyện Vĩnh
Thuận, tỉnh Kiên Giang [38,39].
1.3.2. Một số ứng dụng của vi sinh vật trong phòng trừ tuyến trùng
Cùng với xu hướng phát triển một nền nơng nghiệp sạch, bền vững thì các
loại phân bón - thuốc bảo vệ thực vật hữu cơ hoặc có nguồn gốc sinh học đang
15
được đề cao nghiên cứu và phát triển. Để phòng trừ tuyến trùng gây hại trên cây
trồng có rất nhiều biện pháp như cơ giới, canh tác, hóa học và biện pháp sinh
học. Trong đó, biện pháp sinh học được xem là mang lại hiệu quả, thân thiện, an
toàn với mơi trường. Có 2 dạng phịng trừ sinh học (PTSH): (a) PTSH nhân tạo
bằng cách nhân nuôi các tác nhân sinh học để đưa ra đồng ruộng; (b) PTSH tự
nhiên bằng cách duy trì nguồn thiên địch sẵn có trong tự nhiên để hạn chế sự
sinh sản của tuyến trùng mà khơng cần nhân thả chun hóa nào.
Sử dụng thiên định như tác nhân trong phịng trừ sinh học ví dụ như vi
khuẩn Pasteuria penetrans và sinh vật đối kháng. Vi khuẩn Pasteuria
penetrans là loại vi khuẩn ký sinh bắt buộc ở một số tuyến trùng ký sinh
thực vật như các loại ấu trùng của Melodogyne spp., Pratylenchus spp.vv.,
ngoài ra chúng cũng ký sinh ở một số nhóm tuyến trùng sống tự do trong
đất. Tuyến trùng dễ dàng bị nhiễm với vi khuẩn này ở trong đất khi chúng
tiếp xúc với nội bào tử, những nội bào này bám dính trên bề mặt vỏ cutin
của tuyến trùng. Khi đã bị nhiễm vi khuẩn, ấu trùng tuổi 2 của
Meloidogyne xâm nhập vào rễ cây và bắt đầu dinh dưỡng trước khi bào tử
nảy mầm. Khi bào tử nảy mầm thì ống mầm sẽ xâm nhập qua vỏ cutin và
giải phóng các khuẩn lạc dinh dưỡng, các khuẩn lạc này tiếp tục vỡ ra, sinh
sơi nảy nở khắp tồn bộ xoang cơ thể tuyến trùng. Con cái cuối cùng trở
nên chứa đầy bào tử vi khuẩn và trứng. Vi khuẩn Pasteuria penetrans rất
độc và có thể giảm mật độ quần thể tuyến trùng Melodogyne trong chậu
đến 99% trong vòng 3 tuần. Vi khuẩn Pasteuria penetrans có thể tồn tại
một số năm trong đất được làm khơ bằng khí mà khơng hề suy giảm khả
năng sống và bị ảnh hưởng rất ít bởi các điều kiện đất hoặc thuốc phòng trừ
tuyến trùng. Các bào tử dính bám ở nhiều lồi tuyến trùng ký sinh thực vật
và thường chỉ 20-30% tạo mầm bệnh và sự dính bám khơng nhất thiết dẫn
đến nhiễm bệnh. Khi bổ sung đất đã nhiễm bào tử Pasteuria penetrans vào
đất chứa Pratylenchus scribneri làm giảm mật độ quần thể tuyến trùng
bằng 53% trong đất và 63% trong rễ đậu. Nồng độ bào tử và thời kỳ hoạt
động của tuyến trùng trong đất sẽ xác định bằng số lượng tuyến trùng bị
giết. Bào tử vi khuẩn không vận chuyển mà phát tán trong đất nhờ nước
hoặc bằng việc canh tác, làm đất để trồng trọt. Loại vi khuẩn này được xem